Domů     Zajímavosti
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Archeologové díky technologii laserového skenování LiDAR nahlédli pod hustý příkrov stromoví amazonského deštného pralesa, aby pod ním objevili stovky starověkých obrazců vytvořených na zemském povrchu složitou a záhadnou společností, která území obývala před více než dvěma tisíciletími. Tato starověká civilizace zvaná Aquiry vznikla před 2 500 lety v dnešní Brazílii. Před rozpadem mohla mít, na […]
Asi 4,5 metru dlouhý had, trpící zhoubným nádorem v čelisti, podstoupil jako první na světě elektrochemoterapii, průkopnickou a život zachraňující léčbu rakoviny, která se běžně používá u lidí. Ze zákroku se dobře zotavuje a neprojevuje známky návratu rakoviny. Padesát kilogramů vážící krajtě mřížkované (Python reticulatus), žijící v zoo v anglickém Chesteru a pojmenované po slavné […]
Zajímavosti 26.8.2026
Forenzní entomologie je velmi komplikovaný vědní obor vycházející z aplikované biologie. Rozhodně jej nelze zjednodušit jen na určování doby smrti. To je součástí čistě kriminalistického šetření, při němž se dá díky hmyzu zodpovědět i na další klíčové otázky. Tyto otázky se vztahují k manipulaci s tělem – například s ohledem na fakt, že v různých […]
Dlouhokrcí kopytníci jsou ikonickými živočichy afrických savan. Dělí se na čtyři druhy, známá žirafa Rothschildova však samostatný druh nepředstavuje. Do roku 2016 byla vnímána jako poddruh, po genetickém testování však vědci přišli s tím, že jde pouze o ekotyp žirafy núbijské, jež je poddruhem žirafy severní. Každopádně jsou tito živočichové řazeni mezi kriticky ohrožené, přímo […]
Při přemýšlení o nežádoucím přibývání na váze se úvahy nejčastěji točí kolem stravy a fyzické aktivity. Zjištění vědců z Kolumbijské univerzity ale ukazují, že délka nočního spánku může mít na hmotnost větší vliv, než se zdálo, a to i v případě, že je spánkový deficit relativně mírný. Dalo by se předpokládat, že pouze extrémní nedostatek […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz